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噬菌体侵染细菌的过程
噬菌体的分子组成比较简单。例如,T2噬菌体约有60%的蛋白质和40%的DNA,蛋白质构成它的外壳,而DNA藏在它的头部中。噬菌体通过一系列过程感染大肠杆菌。细菌被感染后不再繁殖,菌体内形成大量的噬菌体。接着菌体裂解,几十个至几百个跟原来一样的噬菌体就释放出来。下面是噬菌体侵染细菌的详细过程。
噬菌体侵染宿主细胞的第一步是“吸附”,即噬菌体的尾部附着在细菌的细胞壁上,然后进行“侵入”。噬菌体育先释放溶菌酶,在细菌的细胞壁上打开一个缺口,尾鞘做类似肌动蛋白和肌球蛋白的收缩,露出尾轴,伸入细胞壁内,像注射器一样把头部的DNA注入细菌细胞,其蛋白质外壳留在壁外,不参与增殖过程。
噬菌体DNA进入细菌细胞后,会引起一系列的变化:细菌的DNA合成停止,酶的合成也受到阻抑,噬菌体逐渐控制了细胞的代谢。子代噬菌体的形成是借助于细菌细胞的代谢机制,由噬菌体本身的核酸操纵的。噬菌体的DNA巧妙地利用宿主细胞的“机器”,大量复制产生子代噬菌体的DNA和蛋白质,并形成完整的噬菌体颗粒。据观察,当噬菌体侵入细菌细胞后,细胞质里很快便充满了DNA细丝,10 min左右开始出现完整的多角形头部结构。噬菌体成熟时,这些DNA高分子聚缩成多角体,头部蛋白质通过排列和结晶过程,包围多角形DNA,然后头部和尾部相互结合,组装成一个完整的子代噬菌体。
在潜伏后期,噬菌体增加溶菌酶的释放,用以溶解细菌的细胞壁,促使细胞裂解,从而释放出成熟的子代噬菌体。在光学显微镜下观察培养的感染细胞,可以直接看到细胞的裂解现象。T2噬菌体在37℃下只需40 min就可以产生100~300个子代噬菌体。子代噬菌体释放出来后,又去侵染邻近的细菌细胞,产生子二代噬菌体。